ps2接口协议.pdf

实验十六实验十六 PS2 鼠标控制鼠标控制 一 实验目的 1 了解 PS2 鼠标键盘协议 2 学会分析简单的数字信号和使用单片机捕捉及解码信号 二 实验原理 PS 2 PS 2 鼠标键盘协议 引脚定义如下所示 PS 2 鼠标和键盘履行一种双向同步串行协议 换句话说 每次数据线上发送一位数据并 且每在时钟线上发一个脉冲就被读入 键盘 鼠标可以发送数据到主机而主机也可以发送数据 到设备 但主机总是在总线上有优先权 它可以在任何时候抑制来自于键盘 鼠标的通讯 只 要把时钟拉低即可 从键盘 鼠标发送到主机的数据在时钟信号的下降沿 当时钟从高变到低 的时候被读取 从主机发送到键盘 鼠标的数据在上升沿 当时钟从低变到高的时候被读取 不管通讯的方向怎样 键盘 鼠标总是产生时钟信号 如果主机要发送数据它 必须首先告诉 设备开始产生时钟信号 最大的时钟频率是33kHz 而且大多数设备工作在10 20kHz 如果你要 制作一个PS 2 设备我推荐你把频率控制在15kHz 左右这就意味着时钟应该是高40 微秒低40 微秒 所有数据安排在字节中每个字节为一帧包含了11个位 这些位的含义如下 1 个起始位总是为0 8 个数据位低位在前 1 个校验位奇校验 1 个停止位总是为1 如果数据位中包含偶数个1 校验位就会置1 如果数据位中包含奇数个1 校验位就会置0 数据位中1的个数加上校验位总为奇数 这就是奇校验 这是用来错误检测 当主机发送数据给键盘 鼠标时 设备回送一个握手信号来应答数据包已经收到 这个位 不会出现在设备发送数据到主机的过程中 设备到主机的通讯过程数据和时钟线都是集电极 开路结构 正常保持高电平当键盘或鼠标等待发送数据时它首先检查时钟以确认它是否是高 电平 如果不是 那么是主机抑制了通讯 设备必须缓冲任何要发送的数据直到重 新获得总线的控制权 键盘有16 字节的缓冲区而鼠标的缓冲区仅存储最后一个要发送的数据 包 如果时钟线是高电平设备就可以开始传送数据 键盘和鼠标使用一种每帧包含11 位的串行协议这些位含义是 1 个起始位总是为0 8 个数据位低位在前 1 个校验位奇校验 1 个停止位总是为1 每位在时钟的下降沿被主机读入 时钟频率为10 16 7kHz 从时钟脉冲的上升沿到一个数 据转变的时间至少要有5 微秒 数据变化到时钟脉冲的下降沿的时间至少要有5 微秒并且不 大于25 微秒 这个定时非常重要你应该严格遵循它 主机可以在第11 个时钟脉冲停止位之 前把线拉低 导致设备放弃发送当前字节 这是非常罕见的 在停止位发送后 设备在发送 下个包前至少应该等待50 毫秒 这将给主机时间 当它处理接收到的字节时抑制发送 主机 FDR工作室制作更多资料 Email fdrstudio 华南理工大学 无线电爱好者协会 FDR工作室 在收到每个包时通常自动做这个 在主机释放抑制后设备至少应该在发送任何数据前等50 毫 秒 我推荐下面的过程发送一个单一字节从仿真键盘 鼠标到主机 1 等待Clock high 2 延时 50 微秒 3 Clock s 仍旧为 high No 到第1 步 4 Data high No 放弃 并且从主机读取字节 5 延迟 20 毫秒 40 微秒 to the time Clock is pulled low in sending the start bit 6 输出起始位 0 在发送所有这些位的每一位后 7 输出 8 个数据位 测试时钟确认主机是否把它拉低了 8 输出校验位 这说明主机要放弃这次传送 9 输出停止位 1 10 延迟30 毫秒 按如下的过程发送单个位 1 设置 复位数据 2 延迟20 微秒 3 把时钟拉低 4 延迟40 微秒 5 释放时钟 6 延迟20 微秒 主机到设备的通讯 被发送的包有点不同于主机到设备通讯过程 首先PS 2 设备总是产生时钟信号 如果主 机要发送数据它必须首先把时钟和数据线设置为请求发送状态 如下 通过下拉时钟线至少100 微秒来抑制通讯 通过下拉数据线来应用请求发送然后释放时钟 设备应该在不超过10 毫秒的间隔内就要检查这个状态 当设备检测到这个状态它将开始 产生时钟信号并且时钟脉冲标记下输入八个数据位和一个停止位 主机仅当时钟线为低的时 候改变数据线 而数据在时钟脉冲的上升沿被锁存 这在发生在设备到主机通讯的过程中正 好相反 在停止位发送后设备要应答接收到的字节就把数据线拉低并产生最后一个时钟脉冲 如果主机在第11 个时钟脉冲后不释放数据线 设备将继续产生时钟脉冲直到数据线被释放 然后设备将产生一个错误 主机可以在第11个时钟脉冲应答位前中止一次传送 只要下拉时 钟线至少100 微秒 要使得这个过程易于理解主机必须按下面的步骤发送数据到PS 2 设备 1 把时钟线拉低至少100 微秒 2 把数据线拉低 3 释放数据线 4 等待设备把时钟线拉低 5 设置 复位数据线发送第一个数据位 6 等待设备把时钟拉高 7 等待设备把时钟拉低 8 重复 5 7 步 发送剩下的7 个数据位和校验位 9 释放数据线 FDR工作室制作更多资料 Email fdrstudio 华南理工大学 无线电爱好者协会 FDR工作室 10 等待设备把数据线拉低 11 等待设备把时钟线拉低 12 等待设备释放数据线和时钟线 设备产生的信号注意应答位时序的改变 数据改变发生在时钟线为高的时候 不同于其 它11位是当它为低的时候 在主机最初把数据线拉低后 设备开始产生时钟脉冲的时间必须步 大于15ms 数据包被发送的时间必须不大于2ms 如果这两个条件不满足 主机将产生一个 错误 在包收到后主机为了处理数据立刻把时钟线拉低来抑制通讯 如果主机发送的命令要 求有一个回应 这个回应必须在主机释放时钟线后20ms之内被收到 如果没有收到 则主机 产生一个错误 在设备到主机通讯的情况中时钟改变后的5 微秒内不应该发生数据改变的情 况 如果你要仿真一个鼠标或键盘我推荐你按如下的过程从主机读入数据 在你的主程序中 至少每10 毫秒检测数据线是否为低 如果数据线已被主机拉低则从主机读取一个字节 1 等待时钟线为高 2 数据线仍然为低吗 不有错误发生放弃 3 读入8 个数据位 在读入这些位后 4 读入校验位 测试时钟线数否被主机拉低 5 读入停止位 这就意味着放弃这次传送 6 数据线仍旧为0 吗 是保持时钟直到数据1 然后产生一个错误 7 输出应答位 8 检查校验位 如果校验位不正确则产生一个错误 9 延迟45 微秒给主机时间抑制下次的传送 按如下次序读取每位8 个数据位检验位和停止位 1 延迟 20 微秒 2 把时钟拉低 3 延迟 40 微秒 4 释放时钟 5 延迟20 微秒 7 读数据线 按如下次序发送应答位 FDR工作室制作更多资料 Email fdrstudio 华南理工大学 无线电爱好者协会 FDR工作室 1 延迟15 微秒 2 把数据线拉低 3 延迟5 微秒 4 把时钟线拉低 5 延迟40 微秒 6 释放时钟线 7 延迟5 微秒 8 释放数据线 设备到主机的通信 标准的PS 2 鼠标发送位移和按键信息给主机采用如下的3 字节数据包格式 位移计数器是一个9 位2 的补码整数 它的最高位作为符号位出现在位移数据包的第一 个字节里 这些计数器在鼠标读取输入发现有位移时被更新 这些值是自从最后一次发送位 移数据包给主机后位移的累计量 即最后一次包发给主机后位移计数器被复位 位移计数 器可表示的值的范围是 255 到 255 如果超过了范围 相应的溢出位就被设置 并且在复位 前 计数器不会增减 正如我前面提及的一旦位移数据包成功地发送给主机 位移计数器就 会复位 同样鼠标在收到主机不是Resend 0 xFE 命令外的其他命令 计数器也会复位 接线图 1 Ps2座与单片机的连接 1 Ps2座与单片机的连接 2 单片机与液晶的连接 2 单片机与液晶的连接 FDR工作室制作更多资料 Email fdrstudio 华南理工大学 无线电爱好者协会 FDR工作室 3 硬件连接图 3 硬件连接图 三 单片机程序 主函数 include include mouse h include LCD1602 4 h sbit beep P3 7 FDR工作室制作更多资料 Email fdrstudio 华南理工大学 无线电爱好者协会 FDR工作室 void main LCM1602 Init Init device mouse send data 0 xf4 向鼠标发送0 xF4命令发其开始工作 EX1 0 关掉外部中断以避开鼠标发回的应答 delayms 100 EX1 1 重开外部中断 while 1 CLEARSCREEN 清屏 LCM1602 write string 0 0 x num 0 2 move x x坐标值 LCM1602 write string 0 8 y num 0 10 move y y坐标值 if mouse data 0 LCM1602 write string 1 0 left else if mouse data 0 LCM1602 write string 1 0 right else if mouse data 0 LCM1602 write string 1 0 middle else beep 1 LCM1602 write string 1 0 nothing delayms 50 鼠标驱动头文件 include delay52 h ifndef MOUSE H define MOUSE H sbit mouse SDA P3 6 数据线P3 5 sbit mouse CLK P3 3 时钟线P3 3 sbit led1 P1 3 FDR工作室制作更多资料 Email fdrstudio 华南理工大学 无线电爱好者协会 FDR工作室 unsigned char bdata mouse byte 接收字节 sbit mouse byte bit0 mouse byte 0 mouse byte第0位 sbit mouse byte bit1 mouse byte 1 mouse byte第1位 sbit mouse byte bit2 mouse byte 2 mouse byte第2位 sbit mouse byte bit3 mouse byte 3 mouse byte第3位 sbit mouse byte bit4 mouse byte 4 mouse byte第4位 sbit mouse byte bit5 mouse byte 5 mouse byte第5位 sbit mouse byte bit6 mouse byte 6 mouse byte第6位 sbit mouse byte bit7 mouse byte 7 mouse byte第7位 unsigned char bdata mouse fuction 功能信息字节 unsigned char mouse buffer 11 接收位数据缓冲区 unsigned char mouse buffer bit 0 mouse buffer mouse buffer bit unsigned char mouse data 3 接收鼠标数据缓冲区 分别存放 功能信息字节 x位移量 y 位移量 unsigned char mouse data bit 0 mouse data mouse data bit unsigned int move x 10000 存放横坐标 unsigned int move y 10000 存放纵坐标 void Init mouse void TCON 0 x00 EA 1 EX1 1 允许外部中断1 ET0 0 x01 允许全局中断 允许定时器 计数器0溢出中断 PX1 1 设置中断优先级 发送数据 void mouse send data unsigned char dat unsigned char i EX1 0 关闭外部中断1 ACC dat 将要发送的数据放入A寄存器 mouse CLK 0 拉低时钟线 delay10us 200 延时100us以上 mouse SDA 0 拉低数据线 delay10us 40 mouse CLK 1 释放时钟线 for i 0 i i 发送数据位 while mouse CLK 0 等待设备释放时钟线 FDR工作室制作更多资料 Email fdrstudio 华南理工大学 无线电爱好者协会 FDR工作室 while mouse CLK 1 mouse SDA P 发送校验位 奇校验 while mouse CLK 0 while mouse CLK 1 mouse SDA 1 发送停止位 while mouse CLK 0 while mouse CLK 1 应答位 while mouse CLK 0 EX1 1 打开外部中断1 奇校检 unsigned char Checkout void ACC mouse byte if P mouse buffer 9 return 1 else return 0 数据分析及处理 void data analyse void 将收到的11位信号中截取8位数据放进mouse byte mouse byte bit0 mouse buffer 1 mouse byte bit1 mouse buffer 2 mouse byte bit2 mouse buffer 3 mouse byte bit3 mouse buffer 4 mouse byte bit4 mouse buffer 5 mouse byte bit5 mouse buffer 6 mouse byte bit6 mouse buffer 7 mouse byte bit7 mouse buffer 8 if Checkout 如果校验正确 if mouse data bit 3 mouse data mouse data bit mouse byte if mouse data bit 3 mouse data bit 0 if mouse data 0 x坐标减 else move x mouse data 1 x坐标加 FDR工作室制作更多资料 Email fdrstudio 华南理工大学 无线电爱好者协会 FDR工作室 if mouse data 0 y坐标减 else move y mouse data 2 y坐标加 外部中断1 void ReceiveData void interrupt 2 if mouse buffer bit 10 while mouse CLK 0 等待设备拉高时钟线 mouse buffer mouse buffer bit mouse SDA 接收数据 if mouse buffer bit 10 data analyse 数据分析及处理 mouse buffer bit 0 endif 延时函数 晶振11 0592M ifndef DELAY52 H define DELAY52 H define uchar unsigned char define uint unsigned int include 起始值delayus 1 27us 间隔9 9us void delay10us unsigned int t while t void delayms unsigned int t unsigned int i unsigned char j for i 0 i t i for j 0 j 125 j FDR工作室制作更多资料 Email fdrstudio 华南理工大学 无线电爱好者协会 FDR工作室 endif 液晶1602驱动 ifndef LCD1602 4 H define LCD1602 4 H include define LCM1602 DATA P0 sbit LCD1602 RS P1 0 sbit LCD1602 RW P1 1 sbit LCD1602 EN P1 2 void LCM1602 Init void 液晶初始化 void LCM1602 write cmd unsigned char command 写命令 void LCM1602 write data unsigned char temp 写数据 void LCM1602 set xy unsigned char x unsigned char y 设置坐标 void LCM1602 write char unsigned x unsigned char y unsigned char dat 写一个字符到第x行y列 void LCM1602 write string unsigned char x unsigned char y unsigned char s 写 字符串到第x行y列 void LCM1602 Read BF void 读忙信号 void num unsigned char x unsigned char y unsigned int n 在第x行 第y列显示整型 数字n void num16 unsigned char row unsigned char col unsigned int n 在第row行 col 列处显示16进制数据n void num float unsigned char x unsigned char y float n 在第x行 第y列显示 数字n void LCM1602 Init void LCM1602 write cmd 0 x28 LCM1602 write cmd 0 x28 LCM1602 write cmd 0 x28 设置4位数据传输模式 LCM1602 write cmd 0 x0C LCM1602 write cmd 0 x80 CLEARSCREEN void LCM1602 Read BF void LCD1602 RW 1 RW 1 LCD1602 RS 0 RS 0 LCD1602 EN 1 EN 1 Read BF LCM1602 DATA LCM1602 DATA while LCM1602 DATA FDR工作室制作更多资料 Email fdrstudio 华南理工大学 无线电爱好者协会 FDR工作室 LCD1602 EN 0 void LCD en write void EN端产生一个高电平脉冲 写LCD LCD1602 EN 1 nop LCD1602 EN 0 void LCM1602 write cmd unsigned char command LCM1602 Read BF LCD1602 RS 0 RS 0 LCD1602 RW 0 RW 0 LCM1602 DATA LCM1602 DATA command LCD en write command command 4 LCM1602 DATA LCM1602 DATA command LCD en write 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